个人C语言学习笔记

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个人C语言学习笔记

笔记内容来自本人学习 狄泰软件学院 唐佐林 老师的视频，相关课件截图已授权

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C第六课

if语句分析

1.bool型变量应直接出现与条件中，不要进行比较
2.变量和常量值比较时，常量值应该出现在比较符合左边
3.float型变量不能直接进行0值比较，需要定义精度

示例程序：

int i = 1;
if( 0 == i ){}#define EPSINON 0.00000001float f = 0.0;if( (-EPSINON <= f) &&  (f <= EPSINON) ){}

对于第二点，如果常量值放在==左边，当我们漏写了一个=的时候，编译器就会帮我们报错检查出错误，常量值不能出现在=的左边；对于第三点，因为浮点型是不精确的，即使初始化为0.0，但在内存中可能是0.00000001，所以float型变量与0比较可能结果都是不等于0的

switch语句分析
1.case语句分支必须要有break，否则会导致分支重叠
2.default语句有必要加上，以处理特殊情况
3.case语句和switch语句中的值只能是整型常量或字符型常量，不能是浮点型

示例程序：

int i = 0;
switch( i )
{case 1:/*...*/break;case 2.0:/*...*/break;//error，2.0不是整型或字符型常量default:/*...*/break;
}

如果case 1后没有break，如果case 1成立的话，直接跳过case 2的判断，而直接执行case 2中对应的代码块，如果case 2也没有加break，那就继续向下执行，以此类推
C第十四课
单引号和双引号
1.C语言中的单引号用来表示字符字面量，代表一个整数
如’a’表示字符字面量，在内存中占1个字节，’a’+1表示’a’的ASCII码值+1，结果为’b’
2.”a”表示字符串字面量，代表字符指针，在内存中占2个字节，”a”+1表示指针运算，结果指向”a”结束符’\0’
3.C编译器接受字符和字符串的比较，但无任何意义
4.C编译器允许字符串对字符变量赋值，但会发生截断，得到错误结果

示例程序：

#include <stdio.h>int main()
{char* p1 = 1;char* p2 = ‘1’;char* p3 = “1”;printf("%s,%s,%s",p1,p2,p3);printf(‘\n’);return 0;
}

以上程序编译通过，但会有警告。在运行时发生段错误。原因：p1指向地址0x00000001，p2指向地址0x00000031（‘1’的ASCII码对应的十六进制为31），printf在解析的时候，将前两个参数解析为上述两个地址，但是，内存的低地址空间不能在程序中随意访问，分界点为0x08048000，低于它的都为低地址。’\n’对应的地址为0x00000010，也会段错误

C第十六课

运算优先级：四则运算>位运算>逻辑运算

Ｃ第二十七课

１.数组可以这样将所有元素初始化为０：int a[5] = {0};第一个元素被赋值为0，剩余的元素由于没有手动赋值，编译器自动初始化为0
２.
３.数组名代表数组首元素的地址
４.数组的地址需要用取地址符&才能得到
５.数组首元素的地址值与数组的地址值相同，但意义不同
６.因地址是指针，上述两个地址值意义不同是因为指针的步长不同
如：
int a[5] = {0};

a的值跟&a的值相同，但是a+1得到的是a的地址向后移动1sizeof(首元素)=1sizeof(int)=4个字节那么长，而&a+1得到的是a的地址向后移动1sizeof(a)=1sizeof(int)*5=20个字节那么长

数组名的盲点
1.数组名有时候可以看做一个常量指针，但不可以把数组名等同于指针，sizeof任何一种指针结果都是4
2.数组名不包含数组的长度信息，只包含数组的起始地址和数组首元素的长度信息
3.在表达式中数组名只能做为右值使用，对应第二点
4.只有在下列场合中数组名不能看做常量指针
（1）数组名做为sizeof操作符的参数
（2）数组名做为&运算符的参数
在以上两种情况下，编译器会获取这个数字的结构、类型信息，从而得到其长度

C第二十八课

指针和数组分析

1.指针之间只支持减法运算
2.参与减法运算的指针类型必须相同，即指向同一个数组，得到下标差，这样才有意义
3.指针也可以进行关系运算（<, <=, >, >=）
4.指针关系运算的前提是同时指向同一个数组中的元素
5.任意两个指针之间的比较运算(==,!=)无限制
6.参与关系运算的指针类型必须相同，否则无意义

示例程序：

#include <stdio.h>#define DIM(a) (sizeof(a)/sizeof(*a))int main()
{char s[] = {‘h’,’e’,’l’,’l’,’o’};char* pBegin = s;char* pEnd = s + DIM(s);for(p = pBegin;p<pEnd;p++){printf(“%c”,*p);
}return 0;
}

宏定义函数DIM用来求一个数组的元素个数。pEnd指向了元素’0’的后面一个位置，在C语言里，这个位置是合法的，是个擦边球，也是个技巧，在C++的STL里常用到

C第二十九课

指针和数组分析（二）

既然数组名有时候可以当作常量指针，那么指针可不可以当作数组名来使用呢？
答：可以！

下标形式VS指针形式
a[n] <-> *(a+n) <-> *(n+a) <-> n[a]

PS：指针形式效率比下标形式高，但代码可读性和代码维护性不如下标形式

示例程序：
(一)

int a[5] = {0};
int* p = a;
for(i=0;i<5;i++)
{p[i] = i+1;//指针当数组名使用
}for(i=0;i<5;i++)
{i[a] = i+10;//上述公式的转换，本语句是合法的，相当于a[i] = i + 10;
}

验证指针和数组名不完全等同
在ext.c文件中：

int a[5] = {1,2,3,4,5};

在test.c文件中：

#include <stdio.h>int main()
{extern int a[5];printf(“&a = %p\n”,&a);  //&a = 0x08049999(假设是这个地址)printf(“a = %p\n”,a);  //a = 0x08049999printf(“*a = %d\n”,*a);  //*a = 1/*以上结果毫无疑问，因为整个数组的地址跟数组的首元素的地址相同*//*但如果把代码改成如下：*/extern int* a;printf(“&a = %p\n”,&a);  //&a = 0x08049999(假设是这个地址)printf(“a = %p\n”,a);  //a = 0x1printf(“*a = %d\n”,*a);  //段错误return 0;
}

为什么把ext.c文件中的数组a在tes.c文件中声明为指针后，结果完全不同？
答：首先为什么第一个打印出来的地址值跟前面的代码一样？因为a这个标识符已经在ext.c文件中存在了，是一个数组，即有了一段内存，编译器直接将test.c文件中声明的指针a映射要该段内存。

为什么后面两个打印的跟第一种情况不一样呢？
答：因为a现在是一个指针，大小为四个字节，当执行第二个printf函数的时候因为要取a的值，所以编译器去a对应的那个内存去取四个字节出来，即取出了ext.c文件里的那个数组的第一个元素1，所以结果0x1；因为0x1是低地址，不能随便被程序访问，所以段错误

所以，指针和数组名不完全等同！

a和&a的区别
示例程序

int a[5] = {1,2,3,4,5};
int* p1 = (int*)(&a+1);
int* p2 = (int*)((int)a+1);
int* p3 = (int*)(a+1);printf(“%d,%d,%d\n”,p1[-1],p2[0],p3[1]); //5,乱码,3

a代表首元素的地址，步长为一个元素的长度；&a是整个数组的地址，步长为整个数组的长度；p1指向5后面的那个地址，下标为-1则向前退一个int大小的长度，即a[4]的起始地址，所以打印出5；在p2中，对a的地址强制转换为十进制，再+1，再强制转换为int*，即变为了十六进制表示的地址，相比于原来a的地址，仅仅向后移动了1个字节，所以打印出乱码（根据系统的大小端和a的地址可以将此乱码计算出来）；p3容易理解

函数中有数组做为参数
1.void f(int a[]); <-> void f(int* a);
2.void f(int a[5]); <-> void f(int* a);

结论：数组做为函数参数时，它的长度信息不会传递过去，退化为指针，所以当定义的函数中有数组参数时，需要定义另一个参数来标识数组的大小

示例程序：

void fun1(char a[5])
{printf(“sizeof(a) = %d\n”,sizeof(a));//4a = NULL;//合法
}

a退化为指针，指针大小为4；a=NULL合法说明a不是数组名而是指针，可以做为左值

C第三十课

字符数组与字符串

1.在Ｃ语言中，双引号引用的单个或多个字符是一种特殊的字面量
-存储与程序的全局只读存储区
-本质为字符数组，编译器自动在结尾加上＇\0＇字符
如下语句均为合法的：
（1）char ca[] = {‘H’,’e’,’l’,’l’,’o’};
（2）char sa[] = {‘H’,’e’,’l’,’l’,’o’,’\0’};
（3）char ss[] = “Hello world!”;
（4）char* str = “Hello world!”;

鲜为人知的小秘密
1.字符串字面量的本质是一个数组
2.字符串字面量可以看作常量指针
3.字符串字面量中的字符不可改变，因为存储与只读存储区
4.字符串字面量至少包括一个字符，当双引号中为空时，仍然有一个’\0’

字符串字面量
“Hello World!”是一个无名的字符数组

如下表达式均正确：
1.char b = “abc”[0]; //b的值是’a’
2.char c = (“123”+1); //c的值是’2’，”123”是常量指针
3.char t = ””; //t的值是’\0’

字符串的长度
1.字符串的长度指的是第一个’\0’字符前出现的字符个数
2.通过’\0’结束符来确定字符串的长度
3.函数strlen用于返回字符串的长度

PS：因字符串是一个字符数组，所以sizeof一个字符串即相当于求一个数组的长度，如果该字符串中有多个’\0’，此时不会因遇到’\0’而结束测量数组长度，这个strlen函数不同，strlen函数遇到第一个’\0’就结束，立刻返回长度
如：
printf(“%d\n”,sizeof(“123\0abc\0”)); //打印9，因为虽然最后的字符是’\0’，但是编译器都会自动再加上一个’\0’
printf(“%d\n”,strlen(“123\0abc\0”)); //打印3

C第三十一课

关于snprintf函数
-snprintf函数本身是可变参数函数，原型如下：
int snprintf(char* buffer,int buf_size,const char* fomart,…);

当函数只有3个参数时，如果第三个参数没有包含格式化信息（比如%s，%d等），函数调用没有问题；相反，如果第三个参数包含了格式化信息，但缺少后续对应参数，则程序行为不确定。

PS：格式化信息必须与变参个数相匹配

如：
#define STR1 “Hello,\0Guagua\0”
#define STR2 “Hello,\0%sChengzi\0”

char* src1 = STR1;
char buf1[255] = {0};

char* src2 = STR2;
char buf2[255] = {0};

snprintf(buf1,sizeof(buf1),src1);
snprintf(buf2,sizeof(buf2),src2);

snprintf函数跟printf函数类似，printf函数是把参数输出到显示器上，只不过snprintf函数是把第三个参数输出到第一个参数

STR2中有格式化信息%s，而第二个snprintf函数中只有三个参数，这样运行后结果不确定，应改为snprintf(buf2,sizeof(buf2),src2,”I Love You ”);则把”Hello,\0I Love You Chengzi\0”输出到buf2中

典型问题

#define S1 “Guagua and Chengzi”
#define S2 “Guagua and Chengzi”if(S1 == S2)
{printf(“Equal\n”);
}
else
{printf(“Not Equal\n”);
}

不同编译器的处理结果不同，有点编译器对S1，S2做了优化，认为这两个字符串的值一样，而””操作符在这个时候比较的是S1和S2的地址，由于做了优化，所以S1S2；而有的编译器不会优化，分别给S1和S2都分配了不同地址，所以S1!=S2

结论
1.字符串之间的相等比较需要用strcmp完成，不可以直接用==进行字符串之间的比较
2.不编写依赖特殊编译器的代码

C第三十二课

数组类型
-C语言中的数组有自己特定的类型
-数组的类型由元素类型和数组大小共同决定
例：int array[5]的类型为int [5]

定义数组类型
-C语言中通过typedef为数组类型重命名
typedef type(name)[size];
例：typedef int(INT5)[5]; INT5 iarray;

数组指针
1.数组指针用于指向一个数组，而不是数组首元素
2.数组名是数组首元素的起始地址，但并不是数组的起始地址
3.通过将取地址符&作用于数组名可以得到数组的起始地址
4.可以通过数组类型定义数组指针：ArrayType* pointer
5.也可以直接定义：type(*pointer)[n];

示例程序：

typedef int(INT5)[5];
typedef float(FLOAT10)[10];
typedef char(CHAR9)[9];INT5 a1;
float fArray[10];
FLOAT10* pf = &farray;//合法CHAR9 cArray;
char(*pc)[9] = &cArray;//合法
char(*pcw)[4] = cArray;//errorprintf(“%d,%d\n”,sizeof(INT5),sizeof(a1));//20,20

cArray是个数组名，代表首元素的地址，pcw是一个数组的指针，两者指针类型不同，不能赋值，编译出错
指针数组
本质还是数组，只不过元素类型为指针

示例程序：

#define DIM(a) (sizeof(a)/sizeof(*a))   //求数组长度int lookup_keyword(const char* key,const char* table[],const int size)
{int ret = -1;for(i=0;i<size;i++){
if(strcmp(key,table[i]) == 0)
{ret = i;break;
}
}
return ret;
}const char* keyword[] = {“Guagua”,”Chengzi”};
/*keyword实质是指针数组，每个元素是个指针，指向一个字符串常量*/printf(“%d\n”,lookup_keyword(“Chengzi”,keyword,DIM(keyword)));  //1

C第三十六课

函数类型
1.C语言中的函数有自己特定的类型
2.函数的类型由返回值，参数类型，参数个数共同决定，如int add(int i,int j)的类型为int(int,int)
3.C语言中通过typedef为函数类型重命名
typedef type name(parameter list)，如typedef int f(int,int);

函数指针
1.函数指针用于指向一个函数
2.函数名是执行函数体的入口地址
3.对函数名取地址，得到的还是函数的入口地址（要与数组名区分）
4.可通过函数类型定义函数指针：FuncType* pointer;
5.也可以直接定义：type (*pointer)(parameter list);

如何使用C语言直接跳转到某个固定的地址开始执行？
答：通过函数指针即可

示例程序：

typedef int(FUNC)(int);int test(int i){return i*i;}void f(){}int main()
{FUNC* pt = test;void(*pf)() = &f;printf(“pf = %p\n”,pf);  //0x08048400printf(“f = %p\n”,f);  //0x08048400printf(“&f = %p\n”,&f);  //0x08048400pf();(*pf)();
/*上面两种调用方法都合法，第一种比较常用*/return 0;
}

回调函数
1.回调函数是利用函数指针实现的一种调用机制
2.回调机制中的调用者和被调函数互不依赖

示例程序：

typedef int(*Weapon)(int);void fight(Weapon wp,int arg)
{int result = 0;result = wp(arg);printf(“Boss loss:%d\n”,result);
}int knife(int n)
{return n*5;
}int sword(int n)
{return n*10;
}fight(knife,3);
fight(sword,5);

C第三十九课

函数调用过程
1.程序中的函数用栈来维护其内存（即活动记录），每次函数调用都对应着一个栈上的活动记录。
（1）调用函数的活动记录位于栈的中部
（2）被调函数的记录位于栈的顶部
如：

esp指针指向栈顶地址，ebp指向函数调用结束之后的返回地址



当main函数调用f函数的时候，ebp若向后回退四个字节，就指向了返回地址，即回到了esp指针上一次指向的位置，esp回退到那里；ebp若向前进四个字节，就指向了ebp上一次指向的位置，ebp回退到那里，恢复到从main函数开始运行的那个样子，然后从main函数开始继续执行下一个函数，即加载下一个函数的活动记录。
函数的返回只是修改ebp指针和esp指针的地址值，栈空间里的数据不会因为函数的返回而立即改变。

所以，为什么不能返回函数里局部变量或者局部数组呢？

因为，比如上图，在f函数返回后，虽然它以前的活动记录即那段内存空间数据没变，但是当main函数继续向下执行另一个函数的时候，栈上以前存放f函数记录的地方会被用来存放另一个函数的活动记录，所以此时返回f函数的局部数据是没有意义的，会发生错误。

示例程序：

#include <stdio.h>int* g()
{int a[10] = {0};return a;
}void f()
{int i = 0;int* pointer = g();for(i=0;i<10;i++){printf(“%d\n”,pointer[i]);
}
}
int main()
{f();return 0;
}

在f函数里打印的不全是10个0，因为在g函数返回后，下面将执行printf函数，g函数的活动记录内存段被printf函数覆盖，g函数原来的数据不再有效

程序中的堆

当系统用空闲链表法管理堆内存时，我们调用malloc函数时可能会返回大于我们所需的字节数，如上图所示。

程序中的静态存储区
1.静态存储区随着程序的运行而分配空间
2.静态存储区的生命周期直到程序运行结束
3.在程序的编译期静态存储区的大小就已经确定，程序运行时不允许静态存储区被改变
4.静态存储区主要用于保存全局变量和静态局部变量
5.静态存储区的信息最终会保存到可执行程序中

Ｃ第四十课

程序文件的一般布局


答案：是

注意
bss区的变量都默认初始化为0，而堆、栈上的变量如果没有显示的初始化，则为随机值，即使输出是0也是个巧合

C第四十一课

野指针

野指针的由来

基本原则

C第四十二课

常见内存错误

1.结构体里有指针成员，指针成员未初始化
如：struct Demo{char* p;}; struct Demo d1; d1.p[i] = 0;//段错误

2.结构体成员指针未分配足够的内存空间
如：char* p = (char*)malloc(5); strcpy(p,”123456”);//p只申请了5个字节，不足够容纳”123456”，造成内存越界

3.内存分配成功，但未初始化
如：char* p1 = (char*)malloc(5); char* p2 = (char*)malloc(5); strcpy(p1,p2);//指针会越界，因为p2没有初始化字符串，即没有’\0’结束符，那就会从p2所保存的地址一直读下去，造成内存操作越界

4.内存操作越界
PS：内存操作越界不一定会段错误。因为当我们的程序很小的时候（比如只有main函数），内存空间都用来运行main函数，就可能不会出现访问非法地址而产生段错误的情况。但是，当程序很大时，即不只有main函数访问内存空间，此时出现段错误的可能性就很大

指针操作的良好习惯
1.动态内存申请之后，应该立即检查指针值是否为NULL，防止使用NULL指针。
int* p = (int*)malloc(6);
if(p!=NULL){//…}
free§;

2.释放掉指针的空间之后，立即将指针赋值为NULL，这样可以防止产生野指针，也可以避免多次释放同一段内存空间，因free函数遇到NULL时不执行任何操作。接上述代码，p = NULL;

3.任何与内存操作相关的函数都必须带长度信息，即加一个size形参来辅助防止越界

4.malloc操作和free操作必须匹配，即要成对存在

5.尽量不要跨函数来free内存，否则可能会因在当前函数之前free过该段内存且没有将指针置为NULL而造成多次free非法内存地址而使程序崩溃

C第四十四课

函数参数的秘密
1.C语言中操作数的求值顺序不一定从左到右，其依赖于编译器的实现。
如：int k = 1; printf(“%d,%d\n”,k++,k++);//可能输出2,1也有可能是1,2

程序中的顺序点
1.程序中存在一定的顺序点
2.顺序点指的是执行过程中修改变量值的最晚时刻
3.在程序到达顺序点的时候，之前所做的一切操作必须完成

C语言中的顺序点：
1.每个完整表达式结束时，即分号处
2.&&,||,?:,以及逗号表达式的每个参数计算之后
3.函数调用时所有实参求值完成后（进入函数体之前）

示例1：

int k = 2;
k = k++  +  k++;
printf(“k = %d\n”,k);

上述代码中第二行中有=，++，+这三个操作符会改变k的值，最后的分号是顺序点。该版本的编译器内部操作顺序是：先将k的值取出来，即2，把两个2相加赋值给k，k变成了4，加号两边的两个++操作在这个过程中被悬挂着，还没有被执行，当遇到分号这个顺序点的时候两个++操作生效，k自增两次变成6。不同编译器的执行结果可能不同。

示例2：

void func(int i,int j)
{printf(“%d,%d\n”,i,j);
}int main()
{int k = 1;func(k++,k++);printf(“%d\n”,k);return 0;
}

打印结果为
1,1
3

C第四十五课

调用约定

1.当函数调用发生时
（1）参数会传递给被调用的函数
（2）返回值会被返回给函数调用者
2.调用约定描述参数如何传递到栈中以及栈的维护方式
（1）参数传递顺序（形参都从左到右还是都从右到左入栈）
（2）调用栈清理（函数返回后清除其活动记录）
3.常用的调用约定
（1）从右到左依次入栈：_stdcall,_cdecl,_thiscall
（2）从左到右依次入栈：_pascal,_fastcall
PS：C语言编译器用_cdecl约定，即从右到左。调用约定不是C语言本身的一部分，是编译器的。

调用约定一般用在什么地方？
当我们在项目中要用到第三方库文件时，就要检查第三方库文件的调用约定跟自己的是否一致，否则会出错。

可变参数

#include <stdio.h>
#include <stdarg.h>float average(int n,...)
{va_list args;int i = 0;float sum = 0;va_start(args,n);for(i = 0;i<n;i++){sum += va_arg(args,int);
}va_end(args);return sum/n;
}int main()
{printf(“%f\n”,average(5,1,2,3,4,5));printf(“%f\n”,average(4,1,2,3,4));return 0;
}

上述代码中，va_list定义得到一个集合名为args；va_start中的第二个参数n必须是…之前的那个，目的是为了得到那些自定义参数起始地址；va_arg命令从args集合中每次取出一个int类型的数据；va_end用来关闭args集合

可变参数的限制
1.可变参数必须从头到尾按照顺序逐个访问
2.参数列表中至少存在一个确定类型的命名参数
3.可变参数函数无法确定实际存在的参数的数量
4.可变参数函数无法确定参数的实际类型

注意：va_arg中如果指定了错误的类型，那么结果是不可预测的

C第四十六课

函数与宏

1.宏是由预处理器直接替换展开的，编译器不知道宏的存在
2.函数是由编译器直接编译的实体，调用行为由编译器决定
3.多次使用宏会导致最终可执行程序的体积增大
4.函数是跳转执行的，内存中有一份函数体存在
5.宏的效率比函数高，因为是直接展开，无调用开销
6.函数调用时会创建活动记录，效率比如宏
7.宏的定义中不能出现递归定义

宏的妙用

#define MALLOC(type,x) (type*)malloc(sizeof(type)*x)
#define FREE(p) (free(p),p = NULL)#define LOG_STRING(s) printf(“%s = %s\n”,#s,s)#define FREACH(i,n)  while(1){ int i = 0,l = n;for(i=0,i<l;i++)
#define BEGIN       {
#define END         }break;}

为什么要用while?

因为要保证有一个代码块出来，这样变量i和l只在该代码块中，多次使用这个宏的时候不会出现重复定义，且break保证了while只循环一次*/